WO2014046566A1 - Способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана - Google Patents

Способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана Download PDF

Info

Publication number
WO2014046566A1
WO2014046566A1 PCT/RU2013/000038 RU2013000038W WO2014046566A1 WO 2014046566 A1 WO2014046566 A1 WO 2014046566A1 RU 2013000038 W RU2013000038 W RU 2013000038W WO 2014046566 A1 WO2014046566 A1 WO 2014046566A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aerosol
stream
supplying
create
protective
Prior art date
Application number
PCT/RU2013/000038
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Валентин Валентинович ВАСИЛЕВСКИЙ
Алексей Юрьевич КАМАНИН
Максим Алексеевич КАМАНИН
Станислав Алексеевич КАМАНИН
Владислав Рубенович КАРИБЬЯНЦ
Александр Игоревич КРАСНОЦВЕТОВ
Григорий Серафимович РУССКИХ
Владислав Михайлович СМИРНОВ
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью Инновационное Предприятие "Дисплаир Компани"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью Инновационное Предприятие "Дисплаир Компани" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью Инновационное Предприятие "Дисплаир Компани"
Publication of WO2014046566A1 publication Critical patent/WO2014046566A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/608—Fluid screens

Definitions

  • the invention relates to a method and apparatus for forming an aerosol projection screen for creating physically permeable images, including in multimedia interactive displays.
  • Known aerosol projection screens formed from an aerodispersed medium (aerosol), in particular, representing a planar cloud of fog supplied from the nozzles (exhaust channels) of the fog generator.
  • An image is projected onto the formed flat surface of the screen from the side opposite to the observer.
  • air curtains are created on both sides of the cloud of fog, parallel to the plane of the screen (US Pat. N ° 5270752, publ. 12/14/1993), or a cloud of fog is created inside the laminar transporting air stream (US Pat. US JMb 6819487, published November 16, 2004), and a device for sucking in an air-fog mixture is located at a screen boundary farthest relative to the outlet channels, which allows additional stabilization Rowan screen.
  • the closest analogue of the claimed invention is the invention according to US Pat. USA jYa 6857746, publ. 02/22/2005, which proposed the formation of an aerosol projection screen by introducing an aerosol stream into a laminar transporting air stream.
  • a characteristic feature of existing technical solutions for the formation of an aerosol projection screen is the laminar nature of the flow of aerosol and transporting air, which allows you to limit the flow of material for the formation of the screen and provide acceptable optical uniformity of the screen, but adversely affects the stability of the screen during transverse movement of ambient air.
  • the laminar nature of the flow of the aerosol also reduces the stability of the screen when introducing any objects into the screen area, which significantly limits the possibility of using such an aerosol screen in interactive control systems and information input.
  • the plane of the aerosol screen is oriented vertically. This is partly a consequence of the design features, and partly due to the laminar nature of the aerosol flow.
  • the inability to deviate the screen plane from the vertical is a drawback that significantly limits the possibility of use in electronic terminals, which, for ergonomic reasons, in most cases have tilted screens.
  • a known problem in existing devices for forming an aerosol projection screen is condensation or aggregation of the aerosol into large droplets on the walls of the exhaust channels, which prevents the aerosol from passing through the exhaust channels and leads to heterogeneity of the optical properties of the formed screen.
  • drops may fall down, which reduces the usability of the screen, especially in interactive control and information input systems where the user is in the immediate vicinity of the screen, and also leads to the need for absorbent carpets or other means to remove water under the screen.
  • WO2010069368, publ. 06/24/2010 it is proposed to use a mobile device in which droplets formed from an aerosol stream are dried by an air stream, however, such a device has a complex structure and is applicable only in large-format displays.
  • Structural and technological solutions used in the claimed invention provide the formation of an aerosol projection screen designed to create physically permeable images and suitable for use in interactive control systems and input information.
  • a device for forming an aerosol projection screen comprises: an aerosol supply means for creating an aerosol stream with an average particle diameter of the dispersed phase of less than 10 ⁇ m in the screen formation zone, and
  • the aerosol stream and the protective air stream are non-laminar, the locally turbulent nature of the flow near the obstacle in the flow path, and the Reynolds numbers for the mentioned flows near the outlet openings are in the range from 1300 to 3900.
  • the aerosol flow rate and the protective air flow rate near the exhaust openings can be from 2 m / s to 6 m / s.
  • the width of the outlet of the aerosol stream can be from 1 to 5 mm.
  • the width of the protective air flow in the transverse direction on one side of the aerosol stream can be at least twice the width of the protective air flow in the transverse direction on the other side of the aerosol stream.
  • the outlet for the protective air flow may be provided with at least one cut-off element.
  • the outlet for the protective air stream may be provided on the side external to the aerosol stream with at least one deflecting element with an angle of inclination, variable in the range from 45 ° to 90 °.
  • the walls of the outlet channel of the aerosol stream may have a hydrophilic coating or may be made of a permeable material.
  • the aerosol stream may have a flat shape or a shape other than flat.
  • a device for forming an aerosol projection screen may include means for actively suppressing acoustic noise.
  • a device for forming an aerosol projection screen may include means for automatically controlling the aerosol flow rate and the protective air flow rate.
  • a device for forming an aerosol projection screen may include means for automatically controlling the aerosol flux density.
  • a device for forming an aerosol projection screen may comprise means for flavoring the air.
  • a device for forming an aerosol projection screen can be used in a multimedia interactive display, and control and input of information is carried out by introducing one or more fingers and / or one or more palms into the area of the aerosol projection screen.
  • FIG. 1 display with an aerosol projection screen.
  • FIG. 2 - a device for forming an aerosol projection screen in cross section.
  • FIG. 3 aerosol generator in cross section.
  • FIG. 4 cutting elements.
  • FIG. 5 - the use of a deflecting element to ensure the inclination of the aerosol projection screen.
  • FIG. 6 - the use of two deflecting elements to provide a smaller thickness of the aerosol projection screen.
  • FIG. 7 outlet openings.
  • FIG. 8 is a diagram of the formation of a boundary layer of aerosol flow.
  • FIG. 9 dependence of the efficiency of light scattering on the ratio of the diameter of the aerosol particle to the length of the light wave.
  • the purpose of the invention is the formation of an aerosol projection screen designed to create physically permeable images, including in multimedia interactive displays.
  • FIG. 1 shows a general view of a display with an aerosol projection screen.
  • the display comprises a device (10) for forming an aerosol projection screen (40) in the form of a flat cloud of aerosol, the dispersed phase of which consists, for example, of drops (particles) of liquid, i.e. in the form of fog, and a projection device (30) for imaging on an aerosol projection screen.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an apparatus for forming an aerosol projection screen in one embodiment of the invention.
  • a device (10) for forming an aerosol projection screen comprises means (100) for supplying an aerosol and means (200) for supplying a protective air stream.
  • the means (200) for supplying a protective air flow comprises a housing (201) with side walls (204, 205) located along the plane of the formed screen, having upper parts (202, 203) and lower parts (204, 205), while the upper parts (202, 203) of the walls have a curved profile in the cross section of the device (10) and come closer to each other towards the upper surface (206) of the housing (201), in which an opening (207) is made for the release of the protective flow (210, 211) air.
  • the means (100) for supplying the aerosol is located in the housing (201) so that it forms channels (208, 209) with the inner surfaces of the upper parts (202, 203) of the walls of the housing (201) for supplying a protective flow of air (210, 211) with exhaust holes (215, 216) in the opening (207) of the upper surface (206) formed between the aerosol discharge channel (107) and the outside (217) of the opening (207).
  • One or more discharge fans (212) are located in the housing (201), which are designed to take air (213) from the surrounding space through at least one intake hole (214) in the housing (201) and supply it to the channels (208, 209).
  • the aerosol supply means (100) comprises an aerosol generator (101), a controller (102) and an air velocity sensor (103).
  • the surrounding air (213) through at least one intake opening (214) enters the inside of the housing (201) and then into the aerosol generator (101).
  • the medium (105) is supplied through the nozzles (104) to the aerosol generator (101) to form the aerosol.
  • water can be used.
  • the aerosol generator (101) creates a highly dispersed aerosol (106) (for example, “dry” water fog), which enters at a given speed through the exhaust channel (107), forming an aerosol stream (108).
  • one or more axial, radial, or tangential fans are used as discharge fans (212). It is also possible to use a compressor to supply air.
  • FIG. 3 shows the design of an aerosol generator (101).
  • the housing (109) of the generator is made with longitudinal side walls (ON, 111), passing in the upper part into inclined sections (112, 113) directed towards each other.
  • Inclined sections (112, 113) together with the inner surfaces of the upper parts (202, 203) of the walls of the housing (201) form channels (208, 209) for the protective flow (210, 211) of air.
  • a longitudinal side wall (119) of the chamber (114) is adjacent to the lower wall (117) of the tank, and the upper part of the chamber (114) is limited by the inclined section (112) of the generator housing (109).
  • the chamber (114) is divided by an inclined partition (120) into two areas above the medium level (121) in reservoir (115): aerosol formation region (122) and aerosol transport region (123) into which the lower part of the aerosol discharge channel (107) exits.
  • the generator (101) sprays the medium (105) and mixes it with air to form an aerosol (106).
  • the nozzles (104) provide the medium (105) to the aerosol generator (101) from the medium providing means (not shown) and the excess medium is removed to maintain its optimal amount in the - tank (115).
  • the medium providing means is intended to provide the aerosol generator (101) with the medium (105) from which the aerosol is formed.
  • the means of providing the environment is a means for water treatment, connected to the water supply network and providing for the purification, softening and disinfection of water.
  • the means for providing the medium comprises a container containing the medium for operating the device for forming an aerosol projection screen without being connected to a water supply network.
  • the means for providing the medium comprises means for extracting moisture from the surrounding air.
  • an additional function of the means for providing the environment is to control the humidity in the room in which the device is installed, and to maintain it at a level comfortable for a person.
  • the technical solutions used in the means for providing the environment are known in the relevant field of technology and their description is omitted.
  • the supply of medium (105) to the tank (115) is controlled by the controller (102) based on the signal from the sensor (124) of the medium level.
  • ultrasonic generators (125) are used to generate highly dispersed aerosol, for example, water fog, creating a fog in the chamber (114) with an average droplet diameter of less than 10 microns.
  • the operating frequency of the ultrasonic generators (125) is selected so as to provide aerosol formation with an average particle diameter of the dispersed phase in the range from 1 ⁇ m to 1.5 ⁇ m, which ensures the maximum visible light scattering coefficient when passing through the aerosol screen and, accordingly, the maximum brightness of the projected image.
  • the operating frequency of ultrasonic generators (125) should be from 1.7 MHz to 10 MHz.
  • the internal volume of the chamber (114) is divided by an inclined partition (120) with an angle of inclination (a) into an area (122) aerosol formation and an aerosol transport area (123).
  • the optimal value of the angle a is determined experimentally and in one embodiment of the invention is approximately 10 °.
  • a chipper (126) is installed above the partition (120), which is a plate of a special shape, which serves to prevent large drops of medium (105) from fountains arising in the region (122) above the ultrasonic generators (125) from entering the aerosol transport region (123).
  • the surface shape of the chipper (126) is selected taking into account the requirement to reduce aerodynamic losses during aerosol movement inside the chamber (114).
  • Air is supplied to the area (122) of aerosol formation through the air duct (128) under pressure, with the final part (129) of the air duct directed toward the reservoir (115).
  • the aerosol generator (101) may contain injection means, for example, one or more fans (127), to provide the required air pressure or use the pressure created by the fans (212).
  • the aerosol exhaust channel (107) is an elongated hollow thin-walled structure with an inlet (lower) part (130) and an output (upper) part (131) passing one into another in the region of the transition section (132), and the walls of the outlet part (131) form a slotted portion (133) of the aerosol exhaust channel, and the walls of the inlet part (130) below the transition section (132) are located at an angle ( ⁇ ) to each other, forming a portion of the aerosol exhaust channel (107), tapering from the edge of the wall of the inlet part (130) ) to the transition section (132), while the outlet (134) of the flow and aerosol comes into the zone of formation of an aerosol of the screen (40) and the input edge wall portion (130) located in the region (123) of aerosol transport.
  • the angle ⁇ is determined by the ratio of the geometric dimensions of the structural elements of the generator (101).
  • the inner surface of the aerosol discharge channel (107) has a coating of hydrophilic material (135), which serves to prevent the formation of large water droplets due to condensation of water vapor and aggregation of water aerosol particles.
  • Large droplets the size of which is comparable with the width of the slotted portion (133) of the aerosol canal, can disrupt the flow of aerosol in the slotted portion (133) of the aerosol canal and worsen spatial and temporal uniformity of the flow of the aerosol (108) from the outlet (134).
  • the shape of the inlet part (130) of the aerosol discharge channel (107) tapering upward ensures the drainage of water along the surface of the hydrophilic material (135) into the reservoir (115) under the action of gravity.
  • This design of the aerosol discharge channel (107) provides the required parameters of the aerosol screen (40) in the range of aerosol flow rates (108) from 2 m / s to 6 m / s.
  • the aerosol discharge channel (107) is made of a porous permeable material, which allows water to form droplets from the walls of the slotted portion (133) of the aerosol release channel, and the water that is drained is dried from the outer surface of the aerosol release channel (107) by an air stream channels (208, 209) of the release of the protective air flow.
  • one of the walls of the inlet part (130) of the aerosol discharge channel (107) is the side wall (119) of the chamber (114).
  • Aerosol (106) can be formed from a medium (105) other than water.
  • the choice of medium (105) is determined by the conditions of use of the aerosol projection screen (indoors, outdoors) and the image formation method (optical projection of visible light, projection of infrared, ultraviolet, coherent or incoherent radiation and other types of projection).
  • a compression type aerosol generator atomizer
  • other types of aerosol generator for example, a condensation type aerosol generator or nozzle-based aerosol generator.
  • the design of the device (10) for forming an aerosol projection screen provides the ability to control the speed of the aerosol at the outlet of the outlet (134) and the concentration of particles of the dispersed phase in the aerosol by means of the controller (102) by changing the supply voltage or the control signal supplied to the fans (127) and ultrasonic generators
  • the device (10) for forming an aerosol projection screen comprises an air velocity sensor (103), in accordance with the signal of which the controller (102) by controlling the fans (127, 212) regulates the aerosol flow rate from the outlet
  • the air speed sensor (103) can be mounted on the housing (201) or in any other suitable place and communicate with the controller
  • Outlets (215, 216) from the side of the aerosol discharge channel (107) and from the outside (217) of the opening (207) can be equipped with shut-off elements (218), which are aerodynamic elements and provide stabilization of the protective flow (210, 211) air by reducing the impact of the horizontal component of the velocity of the captured ambient air flows when leaving the outlet (215, 216).
  • FIG. 4 shows one of the possible profile profiles of the cutting elements (218).
  • the aerosol stream (108) is flat.
  • the aerosol stream (108) has a shape other than flat, for example, a portion of the wall of the hollow cylinder, the curvature of which corresponds to the curvature of the aerosol discharge opening (134). It is possible to implement another form of aerosol stream (108), determined by the needs of the user.
  • the width of the protective air stream (210, 211) in the transverse direction on one side of the aerosol stream is at least twice the width of the protective air stream in the transverse direction on the other side of the aerosol stream.
  • the smaller width of the protective air flow from the user’s side additionally reduces the trace in the image when any objects are introduced into the screen area and helps to achieve a compromise between the overall stability of the aerosol screen and its sensitivity to user movements when controlling and entering information in single-point mode (touchscreen), multi-point mode (multi-touch), as well as with gesture control.
  • the protective air stream (210, 211) it is possible to deflect the protective air stream (210, 211) from the vertical by means of at least one deflecting element (219), which is introduced into the protective air stream (210, 211) from a side external to aerosol flow, as shown in FIG. 5. Deviation of the protective air stream (210, 211) from the vertical allows the projection aerosol screen (40) to be deflected, providing a given angle ⁇ from 45 ° to 90 °, and also allows to reduce the thickness of the aerosol stream and increase its density, which contributes to improve image quality.
  • the deflecting element (219) is an aerodynamic element, the design of which is well known in aerodynamics. In addition to the deflecting element (219), other known technical means can be used to deflect the protective flow (210, 211) of air from the vertical.
  • a tilt angle ⁇ of the aerosol screen (40) in the range from 45 ° to 90 ° both towards the user and in the direction away from the user, or to maintain its vertical orientation by at least two deflecting elements (219) located on both sides of the aerosol stream (108), as shown in FIG. 6.
  • the use of two or more deflecting elements (219) while maintaining the vertical orientation of the aerosol screen (40) allows for an additional reduction in the thickness of the aerosol stream and an increase in its density, which helps to improve image quality.
  • the means (200) for supplying a protective air stream comprises means for actively suppressing acoustic noise (not shown), designed to reduce the level of acoustic noise caused by the operation of fans and other mechanical parts of the device (10) for forming an aerosol projection screen .
  • the means for actively suppressing acoustic noise consists of an acoustic sensor, means for processing a signal of an acoustic sensor and an acoustic emitter.
  • the action of the means for actively suppressing acoustic noise is based on the emission of an acoustic signal, the amplitude, frequency and phase characteristics of which depend on the noise environment and provide a reduction in the level of a certain part of the spectral components of noise in a certain area of space.
  • Means for actively suppressing acoustic noise can be integrated into the fan (212) or placed in the housing (201) in such a way as to reduce the noise level in the user's area of residence.
  • Technical solutions used in a means for actively suppressing acoustic noise are known in the relevant field of technology and their description is omitted.
  • the device (10) for forming an aerosol projection screen has a modular design that allows you to easily change the configuration of the device depending on the needs of users.
  • the basic equipment which includes means (100) for supplying an aerosol and means (200) for supplying a protective air stream, can be expanded by adding means for actively suppressing acoustic noise, means for automatically controlling the speed of an aerosol stream, and a protective air stream and aerosol flux densities and aromatizing agents.
  • An important aspect of the present invention is the selection of the flow pattern (108) of the aerosol forming the aerosol screen (40) and the protective flow (210, 211) of the air.
  • a laminar flow is observed, which provides better, compared with turbulent, uniformity of the aerosol screen, and also allows to reduce the flow rate of the medium.
  • the stability of the aerosol screen is largely violated by transverse flows external air (wind, draft).
  • the height of the wake behind the obstacle with a value of x equal to 0, the value and is 0.5 and 0 at a height above the obstacle h equal to 8 /, and the value and is 0.8 at a height above the obstacle h equal to eighteen/.
  • the obstacle width f 2 cm (human finger)
  • the image quality will be noticeably worsened in an area about 16 cm high and will become comparable with the image quality in the unperturbed part of the aerosol screen only at a height of about 40 cm above the obstacle.
  • the height of the track over an object introduced into the area of the aerosol screen can be significantly reduced due to local turbulence that occurs when an aerosol stream flows around an obstacle.
  • a turbulent wake forms at the Reynolds number Rei> 2000, and at Rei> 3500 the size of the wake significantly decreases, and the average flow velocity is practically compared with at a distance of the order of two or three cylinder diameters from the cylinder axis [2, 3].
  • the Reynolds number is calculated as
  • the velocity of the aerosol flow and the protective air flow should be higher. However, for practical reasons, it is advisable to limit it to a value of approximately 6 m / s.
  • the width of the outlet (134) of the aerosol stream (Fig. 7).
  • the width b ⁇ of the outlet (134) of the aerosol stream defines the thickness of the stream (108) of the aerosol and the nature of its flow, which largely determine the optical characteristics of the aerosol projection screen (40).
  • d is the hydrodynamic diameter of the gap section (133), which for the channel
  • the value of b1 should be the minimum possible.
  • the field of the aerosol flow velocity vector at the outlet of the outlet (134) should be as uniform as possible.
  • the aerosol flow velocity profile (108) changes and the velocity distribution over the cross section the channel becomes heterogeneous.
  • FIG. Figure 8 shows a diagram of the formation of a boundary layer during the movement of an aerosol stream in a rectangular channel.
  • a homogeneous aerosol stream enters the channel and its speed throughout the cross section is the same.
  • the flow is inhibited at the surface of the channel with the formation of a boundary layer.
  • section I called the input, in which along with an increasing boundary layer there is an unperturbed flow core
  • section II called the section of the change in the velocity profile
  • section II called the stabilized flow section.
  • the length of the slot section 1 ⁇ in the direction of flow should be less than the length of section I, for which the condition where ⁇ $ groin is the thickness of the parietal boundary layer at the outlet of the outlet
  • criterion (*) gives the following range of optimal values 1.1 ⁇ 61 ⁇ 4.5 (mm).
  • the optimal width (bi) of the outlet (134) of the aerosol stream is from 1 to 5 mm.
  • an air stream flowing into the environment from a rectangular hole of length a and width b can be represented as consisting of three sections, namely, the initial section, the plane stream section and the compact stream section.
  • the initial section there is a jet core and the velocity in the center of the jet is equal to the outflow velocity.
  • the boundary layer of the jet thickens, consisting of entrained environmental particles and inhibited particles of the jet itself, which leads to “erosion of the jet”, i.e. to an increase in its cross-sectional area and the gradual disappearance of the jet core [1, 5].
  • the distance H from the outlet openings to the image boundary opposite to them should not be greater than the length of the initial portion of the jet / 2 , which is determined by the smaller side of the outlet and is equal to
  • Another important aspect of the present invention is the choice of aerosol particle diameter and medium flow rate.
  • ⁇ 3 is the scattering coefficient, which for an aerosol consisting of dielectric spherical particles of diameter d and density p ⁇ with mass concentration m can be found according to the expression
  • Q scat is the scattering efficiency factor, which is a function of the dimensionless parameter s relating the wavelength of the incident light A and the particle diameter:
  • the volumetric flow rate V of the medium used to form the aerosol can be defined as
  • the expression (**) also allows to minimize the flow rate of the working medium for a given k scat by choosing the optimal diameter d opt of aerosol particles.
  • the minimum flow rate V mm of the working medium corresponds to the maximum value of the ratio Q Kal Id.
  • the aerosol flow rate (108) and the protective air stream (210, 211) flow rate are calculated in such a way as to ensure acceptable image quality with non-laminar, locally turbulent nature of the flow of the aerosol stream (108), which will be observed near any object, for example, a finger inserted into the area of the aerosol screen.
  • the best image quality on an aerosol screen under interactive user interaction is achieved in practice at an aerosol flow rate (108) in the range of 2 m / s to 6 m / s.
  • the indicated speed range corresponds to the range of Reynolds numbers from 1300 to 3900.
  • the mentioned velocities and geometry provide the effect of closing the aerosol stream (108) and restoring a high-quality image within 1-5 cm above the introduced object (finger, a few fingers and even a palm), which is necessary for controlling and entering information in single-point mode (touchscreen), in multipoint mode (multitouch), as well as for gesture control.
  • the technical result achieved in the proposed device for forming an aerosol projection screen is to increase the stability of the aerosol screen during the transverse movement of ambient air and to reduce the trace in the image when any objects are introduced into the screen region by providing a locally turbulent nature of the flow of the aerosol stream near the obstacle the flow path, the use of shut-off elements and ensuring the width of the protective air flow in the transverse direction from the user I do not less than half the width of the protective air stream transversely from the aerosol stream, the opposite side of the user; the possibility of tilting the aerosol screen due to the use of deflecting elements; increasing the uniformity of the optical properties of the aerosol screen and preventing droplets from falling due to the use of a hydrophilic coating or permeable material of the aerosol discharge channel.
  • Additional advantages of the claimed invention are: the ability to automatically change the speed and density of the aerosol stream, as well as the speed of the protective air stream, depending on external conditions (ambient light, lateral speed of ambient air, room humidity and others), the possibility of aromatization of air with fast change of aromas depending on the reproduced multimedia content and control actions of users and the possibility of flexible change of con device configurations for forming an aerosol projection screen depending on the needs of the user.

Abstract

Предложены способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана, предназначенного для создания физически проницаемых изображений, в том числе, в мультимедийных интерактивных дисплеях. Предложенное устройство содержит средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля, и отличается тем, что поток (108) аэрозоля и защитный поток (210, 211) воздуха имеют неламинарный, локально-турбулентный характер течения вблизи препятствия на пути потока, причем числа Рейнольдса для упомянутых потоков вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900.

Description

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ
АЭРОЗОЛЬНОГО ПРОЕКЦИОННОГО ЭКРАНА
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу и устройству для формирования аэрозольного проекционного экрана, предназначенного для создания физически проницаемых изображений, в том числе, в мультимедийных интерактивных дисплеях.
Уровень техники
Известны аэрозольные проекционные экраны, формируемые из аэродисперсной среды (аэрозоля), в частности, представляющие собой планарное облако тумана, подаваемого из сопел (выпускных каналов) генератора тумана. На сформированную плоскую поверхность экрана проецируется изображение со стороны, противоположной наблюдателю. Для уменьшения рассеивания облака тумана по мере удаления от выпускных каналов, приводящего к нарушению планарности экрана и снижению качества изображения, с обеих сторон облака тумана создают воздушные завесы, параллельные плоскости экрана (пат. США N° 5270752, опубл. 14.12.1993), либо облако тумана создают внутри ламинарного транспортирующего потока воздуха (пат. США JMb 6819487, опубл. 16.11.2004), а у дальней по отношению к выпускным каналам границы экрана располагают устройство для всасывания воздушно-туманной смеси, позволяющее дополнительно стабилизировать экран.
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является изобретение по пат. США jYa 6857746, опубл. 22.02.2005, в котором предложено формирование аэрозольного проекционного экрана путем введения потока аэрозоля в ламинарный транспортирующий поток воздуха.
Характерной особенностью существующих технических решений для формирования аэрозольного проекционного экрана является ламинарный характер течения аэрозоля и транспортирующего воздуха, что позволяет ограничить расход материала для формирования экрана и обеспечить приемлемую оптическую однородность экрана, но отрицательно сказывается на устойчивости экрана при поперечном движении окружающего воздуха. Ламинарный характер течения аэрозоля также снижает устойчивость экрана при введении в область экрана каких-либо предметов, что существенно ограничивает возможности использования такого аэрозольного экрана в интерактивных системах управления и ввода информации. Кроме того, в указанных изобретениях плоскость аэрозольного экрана ориентирована вертикально. Отчасти это является следствием особенностей конструктивного решения, отчасти - обусловлено ламинарным характером течения аэрозоля. Отсутствие возможности отклонять плоскость экрана от вертикали является недостатком, существенно ограничивающим возможности использования в электронных терминалах, которые из эргономических соображений в большинстве случаев имеют наклонные экраны.
Кроме того, известной проблемой в существующих устройствах для формирования аэрозольного проекционного экрана является выпадение конденсата или агрегирование аэрозоля в крупные капли на стенках выпускных каналов, что препятствует прохождению потока аэрозоля через выпускные каналы и приводит к неоднородности оптических свойств формируемого экрана. При расположении такого устройства над формируемым экраном возможно падение капель вниз, что снижает удобство пользования экраном, особенно в интерактивных системах управления и ввода информации, где пользователь находится в непосредственной близости от экрана, а также приводит к необходимости применения впитывающих ковров или иных средств для удаления воды под экраном. Для предотвращения падения капель в патентной заявке WO2010069368, опубл. 24.06.2010, предложено использовать подвижное устройство, в котором образовавшиеся из потока аэрозоля капли высушиваются потоком воздуха, однако подобное устройство имеет сложную конструкцию и применимо только в крупноформатных дисплеях.
Раскрытие изобретения
Конструктивно-технологические решения, используемые в заявленном изобретении, обеспечивают формирование аэрозольного проекционного экрана, предназначенного для создания физически проницаемых изображений и пригодного для использования в интерактивных системах управления и ввода информации.
Устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит: средство для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее 10 мкм в зоне формирования экрана, и
средство для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока воздуха с двух сторон потока аэрозоля,
при этом поток аэрозоля и защитный поток воздуха имеют неламинарный, локально-турбулентный характер течения вблизи препятствия на пути потока, и числа Рейнольдса для упомянутых потоков вблизи выпускных отверстий находятся в диапазоне от 1300 до 3900.
Скорость потока аэрозоля и скорость защитного потока воздуха вблизи выпускных отверстий может составлять от 2 м/с до 6 м/с.
Ширина выпускного отверстия потока аэрозоля может составлять от 1 до 5 мм.
Ширина защитного потока воздуха в поперечном направлении с одной стороны потока аэрозоля может не менее чем вдвое превышать ширину защитного потока воздуха в поперечном направлении с другой стороны потока аэрозоля.
Выпускное отверстие для защитного потока воздуха может быть снабжено, по меньшей мере, одним отсекающим элементом.
Выпускное отверстие для защитного потока воздуха может быть снабжено со стороны, внешней по отношению к потоку аэрозоля, по меньшей мере, одним отклоняющим элементом с углом наклона, изменяемым в диапазоне от 45° до 90°.
Стенки выпускного канала потока аэрозоля могут иметь гидрофильное покрытие или могут быть выполнены из водопроницаемого материала.
Поток аэрозоля может иметь плоскую форму или форму, отличную от плоской.
Устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана может содержать средство для активного подавления акустического шума.
Устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана может содержать средство для автоматического регулирования скорости потока аэрозоля и скорости защитного потока воздуха.
Устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана может содержать средство для автоматического регулирования плотности потока аэрозоля.
Устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана может содержать средство для ароматизации воздуха.
Устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана может применяться в мультимедийном интерактивном дисплее, при этом управление и ввод информации осуществляются посредством введения одного или нескольких пальцев и/или одной или нескольких ладоней в область аэрозольного проекционного экрана.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - дисплей с аэрозольным проекционным экраном.
Фиг. 2 - устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана в поперечном разрезе.
Фиг. 3— генератор аэрозоля в поперечном разрезе.
Фиг. 4— отсекающие элементы.
Фиг. 5 - использование отклоняющего элемента для обеспечения наклона аэрозольного проекционного экрана.
Фиг. 6 - использование двух отклоняющих элементов для обеспечения меньшей толщины аэрозольного проекционного экрана.
Фиг. 7 - выпускные отверстия.
Фиг. 8 - схема образования пограничного слоя потока аэрозоля.
Фиг. 9— зависимость эффективности рассеяния света от отношения диаметра частицы аэрозоля к длине световой волны.
Осуществление изобретения
Назначением изобретения является формирование аэрозольного проекционного экрана, предназначенного для создания физически проницаемых изображений, в том числе, в мультимедийных интерактивных дисплеях.
На фиг. 1 представлен общий вид дисплея с аэрозольным проекционным экраном. Дисплей содержит устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана (40) в виде плоского облака аэрозоля, дисперсная фаза которого состоит, например, из капель (частиц) жидкости, т.е. в виде тумана, и проекционное устройство (30) для формирования изображения на аэрозольном проекционном экране.
На фиг. 2 представлен вид устройства для формирования аэрозольного проекционного экрана в поперечном разрезе в одном из вариантов осуществления изобретения. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха. Средство (200) для подачи защитного потока воздуха содержит корпус (201) с боковыми стенками (204, 205), расположенными вдоль плоскости формируемого экрана, имеющими верхние части (202, 203) и нижние части (204, 205), при этом верхние части (202, 203) стенок имеют криволинейный профиль в поперечном сечении устройства (10) и сближаются друг с другом в направлении к верхней поверхности (206) корпуса (201), в которой выполнен проем (207) для выпуска защитного потока (210, 211) воздуха. Средство (100) для подачи аэрозоля расположено в корпусе (201) так, что образует с внутренними поверхностями верхних частей (202, 203) стенок корпуса (201) каналы (208, 209) для подачи защитного потока (210, 211) воздуха с выпускными отверстиями (215, 216) в проеме (207) верхней поверхности (206), образованными между каналом (107) выпуска аэрозоля и внешней стороной (217) проема (207). В корпусе (201) расположен один или нескольких нагнетательных вентиляторов (212), предназначенных для забора воздуха (213) из окружающего пространства через, по меньшей мере, одно заборное отверстие (214) в корпусе (201) и подачи его в каналы (208, 209).
Средство (100) для подачи аэрозоля содержит генератор (101) аэрозоля, контроллер (102) и датчик (103) скорости воздуха. Окружающий воздух (213) через, по меньшей мере, одно заборное отверстие (214) поступает внутрь корпуса (201) и далее в генератор (101) аэрозоля. По патрубкам (104) в генератор (101) аэрозоля подается среда (105) для формирования аэрозоля. В качестве такой среды может быть использована вода. Генератор (101) аэрозоля создает высокодисперсный аэрозоль (106) (например, «сухой» водяной туман), который поступает с заданной скоростью через выпускной канал (107), формируя поток (108) аэрозоля.
Вентиляторы (212) через воздуховоды в виде каналов (208, 209) подают воздух через выпускные отверстия (215, 216), формируя с обеих сторон потока (108) аэрозоля защитный поток (210, 211) воздуха, необходимый для защиты потока (108) аэрозоля от «размывания» по мере удаления от выпускного отверстия (134) вследствие трения, возникающего в граничном слое между потоком (108) аэрозоля и окружающим воздухом, и вследствие движения окружающего воздуха (ветер, сквозняк). В различных вариантах исполнения экранного модуля в качестве нагнетательных вентиляторов (212) используются один или несколько аксиальных, радиальных или тангенциальных вентиляторов. Для подачи воздуха возможно также использование компрессора.
На фиг. 3 представлена конструкция генератора (101) аэрозоля. Корпус (109) генератора выполнен с продольными боковыми стенками (ПО, 111), переходящими в верхней части в наклонные участки (112, 113), направленные навстречу друг другу. Наклонные участки (112, 113) совместно с внутренними поверхностями верхних частей (202, 203) стенок корпуса (201) образуют каналы (208, 209) для защитного потока (210, 211) воздуха. Внутри корпуса (109) генератора расположена камера (114) образования аэрозоля, нижней частью которой является резервуар (115) с разновысотными боковыми стенками (116, 117) и днищем (118). К более низкой стенке (117) резервуара примыкает продольная боковая стенка (119) камеры (114), а верхняя часть камеры (114) ограничена наклонным участком (112), корпуса (109) генератора. Камера (114) разделена наклонной перегородкой (120) на две области выше уровня (121) среды в резервуаре (115): область (122) образования аэрозоля и область (123) транспортировки аэрозоля, в которую выходит нижняя часть канала (107) выпуска аэрозоля. В генераторе (101) происходит распыление среды (105) и ее смешивание с воздухом с образованием аэрозоля (106).
Патрубки (104) обеспечивают подачу среды (105) к генератору (101) аэрозоля от средства для обеспечения среды (не показано) и отвод избытка среды для поддержания ее оптимального количества в - резервуаре (115). Средство обеспечения среды предназначено для обеспечения генератора (101) аэрозоля средой (105), из которой формируется аэрозоль. В одном из вариантов осуществления изобретения средство обеспечения среды представляет собой средство для водоподготовки, подключаемое к водопроводной сети и обеспечивающее очистку, умягчение и обеззараживание воды. В другом варианте осуществления изобретения средство для обеспечения среды содержит емкость, вмещающую среду, для обеспечения работы устройства для формирования аэрозольного проекционного экрана без подключения к водопроводной сети. В еще одном варианте осуществления изобретения средство для обеспечения среды содержит средство для извлечения влаги из окружающего воздуха. В этом случае дополнительной функцией средства для обеспечения среды является управление влажностью воздуха в помещении, в котором установлено устройство, и поддержание ее на комфортном для человека уровне. Технические решения, примененные в средстве для обеспечения среды, известны в соответствующей области техники и их описание опущено. Управление подачей среды (105) в резервуар (115) осуществляется контроллером (102) на основании сигнала датчика (124) уровня среды.
В одном из вариантов осуществления изобретения для генерации высокодисперсного аэрозоля, например водного тумана, используются ультразвуковые генераторы (125), создающие в камере (114) туман со средним диаметром капель менее Ю мкм. В предпочтительном варианте осуществления изобретения рабочая частота ультразвуковых генераторов (125) выбирается таким образом, чтобы обеспечить формирование аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы в пределах от 1 мкм до 1,5 мкм, что обеспечивает максимальный коэффициент рассеяния света видимого диапазона при прохождении сквозь аэрозольный экран и, соответственно, максимальную яркость проецируемого изображения. При использовании воды в качестве среды (105) для формирования аэрозоля рабочая частота ультразвуковых генераторов (125) должна составлять от 1,7 МГц до 10 МГц. Внутренний объем камеры (114) разделен наклонной перегородкой (120) с углом наклона (а) на область (122) образования аэрозоля и область (123) транспортировки аэрозоля. Оптимальная величина угла а определена экспериментально и в одном из вариантов осуществления изобретения составляет приблизительно 10°. При использовании ультразвуковых генераторов (125) в корпусе (109) генератора (101) аэрозоля с внутренней стороны наклонного участка (112) в области (122) образования аэрозоля выше перегородки (120) устанавливается отбойник (126), представляющий собой пластину особой формы, которая служит для предотвращения попадания крупных капель среды (105) из фонтанов, возникающих в области (122) над ультразвуковыми генераторами (125), в область (123) транспортировки аэрозоля. Форма поверхности отбойника (126) выбирается с учетом требования снижения аэродинамических потерь при движении аэрозоля внутри камеры (114).
В область (122) образования аэрозоля через воздуховод (128) подается воздух под давлением, причем конечная часть (129) воздуховода направлена в сторону резервуара (115). Генератор (101) аэрозоля может содержать нагнетательное средство, например, один или несколько вентиляторов (127), для обеспечения требуемого давления воздуха или использовать давление, создаваемое вентиляторами (212).
Из генератора (101) аэрозоль подается в область формирования аэрозольного экрана (40) через канал (107) выпуска аэрозоля. Канал (107) выпуска аэрозоля представляет собой удлиненную полую тонкостенную конструкцию с входной (нижней) частью (130) и выходной (верхней) частью (131), переходящими одна в другую в области переходного участка (132), причем стенки выходной части (131) образуют щелевой участок (133) канала выпуска аэрозоля, а стенки входной части (130) ниже переходного участка (132) расположены под углом (β) друг к другу, образуя участок канала (107) выпуска аэрозоля, сужающийся от кромки стенки входной части (130) к переходному участку (132), при этом выпускное отверстие (134) потока аэрозоля выходит в зону формирования аэрозольного экрана (40), а кромка стенки входной части (130) располагается в области (123) транспортировки аэрозоля. Величина угла β определяется соотношением геометрических размеров конструктивных элементов генератора (101). Внутренняя поверхность канала (107) выпуска аэрозоля имеет покрытие из гидрофильного материала (135), который служит для предотвращения образования крупных водяных капель вследствие конденсации водяного пара и агрегирования частиц водяного аэрозоля. Крупные капли, размер которых соизмерим с шириной щелевого участка (133) канала выпуска аэрозоля, способны нарушить течение аэрозоля в щелевом участке (133) канала выпуска аэрозоля и ухудшить пространственную и временную равномерность истечения потока аэрозоля (108) из выпускного отверстия (134). Сужающаяся кверху форма входной части (130) канала (107) выпуска аэрозоля обеспечивает дренирование воды по поверхности гидрофильного материала (135) в резервуар (115) под действием силы тяжести. Такая конструкция канала (107) выпуска аэрозоля обеспечивает требуемые параметры аэрозольного экрана (40) в диапазоне скоростей потока (108) аэрозоля от 2 м/с до 6 м/с. В другом варианте осуществления изобретения канал (107) выпуска аэрозоля выполнен из пористого водопроницаемого материала, обеспечивающего отвод воды образовавшихся капель со стенок щелевого участка (133) канала выпуска аэрозоля, при этом отведенная вода высушивается с внешней поверхности канала (107) выпуска аэрозоля потоком воздуха в каналах (208, 209) выпуска защитного потока воздуха. В одном из вариантов осуществления изобретения одна из стенок входной части (130) канала (107) выпуска аэрозоля является боковой стенкой (119) камеры (114).
Вентиляторы (127) через воздуховод (128) нагнетают воздух в область (122) образования аэрозоля, а из фонтанов, возникающих над ультразвуковыми генераторами (125), в область (122) образования аэрозоля попадает среда (105), в результате чего образуется аэрозоль, далее поступающий в область (123) транспортировки аэрозоля. Благодаря перегородке (120) и стенке (136) входной части (130) канала (107) выпуска аэрозоля на входе в область (123) транспортировки аэрозоля поток аэрозоля (106) ударяется о поверхность (121) среды таким образом, что в область (123) транспортировки аэрозоля поступает, преимущественно, аэрозоль со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее 10 мкм. Из области (123) транспортировки аэрозоля гомогенный высокодисперсный аэрозоль (например, «сухой» водяной туман) проходит через канал (107) выпуска аэрозоля и поступает с заданной скоростью через выпускное отверстие (134) шириной не более 5 мм в область формирования аэрозольного экрана (40). Аэрозоль (106) может формироваться из среды (105), отличной от воды. Выбор среды (105) определяется условиями использования аэрозольного проекционного экрана (в помещении, на открытом воздухе) и способом формирования изображения (оптическая проекция видимого света, проекция инфракрасного, ультрафиолетового, когерентного или некогерентного излучения и другие виды проекции).
Помимо использования описанного выше ультразвукового генератора аэрозоля (небулайзера), в настоящем изобретении возможно применение генератора аэрозоля компрессионного типа (атомайзера), а также других видов генератора аэрозоля, например, генератора аэрозоля конденсационного типа или генератора аэрозоля на основе форсунок.
Конструкция устройства (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана предусматривает возможность управления скоростью аэрозоля на выходе из выпускного отверстия (134) и концентрацией частиц дисперсной фазы в аэрозоле посредством контроллера (102) путем изменения напряжения питания или управляющего сигнала, подаваемого на вентиляторы (127) и ультразвуковые генераторы
(125). Управление указанными параметрами позволяет оптимизировать проекционные свойства аэрозольного экрана (яркость, контрастность и стабильность изображения) в зависимости от внешней освещенности, влажности воздуха в помещении и внешних воздействий, например, от скорости поперечного движения окружающего воздуха
(ветер, сквозняк). В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит датчик (103) скорости воздуха, в соответствии с сигналом которого контроллер (102) путем управления вентиляторами (127, 212) регулирует скорость потока аэрозоля из выпускного отверстия
(134) и скорость защитного потока воздуха (210, 211) из выпускных отверстий (215,
216) таким образом, чтобы отклонение аэрозольного экрана (40) от заданного положения под влиянием горизонтальных воздушных потоков не превышало заданной величины (например, 15°). Датчик (103) скорости воздуха может быть установлен на корпусе (201) или в любом другом подходящем месте и связываться с контроллером
(102) известным проводным или беспроводным способом.
*
Выпускные отверстия (215, 216) со стороны канала (107) выпуска аэрозоля и с внешней стороны (217) проема (207) могут быть снабжены отсекающими элементами (218), которые представляют собой аэродинамические элементы и обеспечивают стабилизацию защитного потока (210, 211) воздуха за счет снижения воздействия горизонтальной составляющей скорости захватываемых потоков окружающего воздуха при выходе из выпускных отверстий (215, 216). На фиг. 4 показан один из возможных вариантов профиля отсекающих элементов (218).
В одном из вариантов осуществления изобретения поток (108) аэрозоля имеет плоскую форму. В другом варианте осуществления изобретения поток (108) аэрозоля имеет форму, отличную от плоской, например, форму части стенки полого цилиндра, кривизна которой соответствует кривизне отверстия (134) выпуска аэрозоля. Возможна реализация и другой формы потока (108) аэрозоля, определяемой потребностями пользователя. В одном из вариантов осуществления изобретения ширина защитного потока (210, 211) воздуха в поперечном направлении с одной стороны потока аэрозоля не менее чем вдвое превышает ширину защитного потока воздуха в поперечном направлении с другой стороны потока аэрозоля. Меньшая ширина защитного потока воздуха со стороны пользователя дополнительно обеспечивает уменьшение следа на изображении при введении в область экрана каких-либо предметов и способствует достижению компромисса между общей стабильностью аэрозольного экрана и его чувствительностью к движениям пользователя при управлении и вводе информации в одноточечном режиме (тачскрин), многоточечном режиме (мультитач), а также при жестовом управлении.
В одном из вариантов осуществления изобретения реализована возможность отклонения защитного потока (210, 211) воздуха от вертикали посредством, по меньшей мере, одного отклоняющего элемента (219), который вводится в защитный поток (210, 211) воздуха со стороны, внешней по отношению к потоку аэрозоля, как показано на фиг. 5. Отклонение защитного потока (210, 211) воздуха от вертикали позволяет отклонять проекционный аэрозольный экран (40), обеспечивая заданный угол γ в пределах от 45° до 90°, а также позволяет добиться уменьшения толщины потока аэрозоля и увеличения его плотности, что способствует повышению качества изображения. Отклоняющий элемент (219) представляет собой аэродинамический элемент, конструкция которого хорошо известна в аэродинамике. Для отклонения защитного потока (210, 211) воздуха от вертикали, помимо отклоняющего элемента (219), могут быть использованы и другие известные технические средства.
В одном из вариантов осуществления изобретения реализована возможность обеспечения угла γ наклона аэрозольного экрана (40) в диапазоне от 45° до 90° как в направлении к пользователю, так и в направлении от пользователя, либо сохранения его вертикальной ориентации, посредством, по меньшей мере, двух отклоняющих элементов (219), расположенных с двух сторон потока (108) аэрозоля, как показано на фиг. 6. Применение двух или более отклоняющих элементов (219) при сохранении вертикальной ориентации аэрозольного экрана (40) позволяет добиться дополнительного уменьшения толщины потока аэрозоля и увеличения его плотности, что способствует повышению качества изображения.
Описанные выше технические решения позволяют получить на выходе из канала (107) выпуска аэрозоля гомогенный поток (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм, что обеспечивает высокую яркость, контрастность и стабильность изображения при относительно малой толщине аэрозольного экрана (приблизительно 5 мм) и небольшом расходе рабочей среды (105).
В одном из вариантов осуществления изобретения средство (200) для подачи защитного потока воздуха содержит средство для активного подавления акустического шума (не показано), предназначенное для снижения уровня акустического шума, вызванного работой вентиляторов и других механических частей устройства (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана. Средство для активного подавления акустического шума состоит из акустического датчика, средства для обработки сигнала акустического датчика и акустического излучателя. Действие средства для активного подавления акустического шума основано на излучении акустического сигнала, амплитудные, частотные и фазовые характеристики которого зависят от шумовой обстановки и обеспечивают снижение уровня определенной части спектральных составляющих шума в определенной области пространства. Средство для активного подавления акустического шума может быть встроено в вентилятор (212) или размещено в корпусе (201) таким образом, чтобы снизить уровень шума в зоне нахождения пользователя. Технические решения, примененные в средстве для активного подавления акустического шума, известны в соответствующей области техники и их описание опущено.
В одном из вариантов осуществления изобретения устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана имеет модульную конструкцию, позволяющую легко изменять конфигурацию устройства в зависимости от потребностей пользователей. Например, базовая комплектация, в которую входят средство (100) дл я подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха, может расширяться за счет добавления средства для активного подавления акустического шума, средства для автоматического регулирования скорости потока аэрозоля, защитного потока воздуха и плотности потока аэрозоля и средства для ароматизации воздуха.
Важным аспектом настоящего изобретения является выбор режима течения потока (108) аэрозоля, формирующего аэрозольный экран (40), и защитного потока (210, 211) воздуха. При малых скоростях (1 м/с и меньше), характерных для устройств существующего уровня техники, наблюдается ламинарное течение, которое обеспечивает лучшую, по сравнению с турбулентным, однородность аэрозольного экрана, а также позволяет уменьшить расход среды. Однако в этом случае стабильность аэрозольного экрана в значительной степени нарушается поперечными потоками внешнего воздуха (ветер, сквозняк). Кроме того, при введении в плоскость аэрозольного экрана (40) предмета, например, пальца или ладони, над ним образуется область аэродинамической тени (так называемого следа), с заметно меньшей плотностью аэрозоля, в результате чего ухудшается качество изображения, спроецированного на данную область аэрозольного экрана.
Согласно [1], скорость и плоского ламинарного вертикального воздушного потока, обтекающего препятствие, ширина / которого много меньше ширины потока, на расстоянии х по горизонтали и у по вертикали от центра препятствия может быть найдена как
Figure imgf000014_0001
где функция ошибок erft =—= je 1 dt (t - любая величина или функция), щ - скорость невозмущенного потока на большом расстоянии по горизонтали от центра препятствия, с - экспериментальный коэффициент, равный 0,082.
Используя приведенное выше выражение, можно найти высоту следа за препятствием: при значении х, равном 0, значение и составляет 0,5и0 на высоте над препятствием h, равном 8/, и значение и составляет 0,8 на высоте над препятствием h, равном 18/. Таким образом, при ширине препятствия / = 2 см (палец человека) качество изображения будет заметно ухудшено в области высотой порядка 16 см и станет сравнимо с качеством изображения в невозмущенной части аэрозольного экрана лишь на высоте около 40 см над препятствием. По этой причине использование ламинарных потоков для формирования аэрозольного экрана при реализации интерактивного взаимодействия пользователя с аэрозольным экраном, при котором управление и ввод информации осуществляются посредством введения одного или нескольких пальцев и/или одной или нескольких ладоней в область аэрозольного экрана, весьма проблематично.
Высоту следа над введенным в область аэрозольного экрана предметом можно существенно уменьшить за счет локальной турбулентности, возникающей при обтекании препятствия потоком аэрозоля. В аэродинамике известно, что при обтекании цилиндра ламинарным потоком газа за цилиндром образуется турбулентный след при значениях числа Рейнольдса Rei > 2000, причем при Rei > 3500 размеры следа существенно уменьшаются, и средняя скорость потока практически сравнивается с на расстоянии порядка двух-трех диаметров цилиндра от оси цилиндра [2, 3]. В данном случае число Рейнольдса вычисляется как
Re1 = ^ ,
7
где р - плотность газа, η - его динамическая вязкость, d - диаметр цилиндра. Полагая, что форма пальца человека близка к цилиндрической, можно определить, что значению Rei = 3500 при диаметре цилиндра 2 см соответствует скорость невозмущенного потока аэрозоля щ « 3 м/с. Таким образом, скорость иех истечения потока аэрозоля и защитного потока воздуха из выпускных отверстий должна удовлетворять условию
иех > 3 (м/с).
Очевидно, что для более крупного препятствия (например, ладони) скорость истечения потока аэрозоля и защитного потока воздуха должна быть выше. Однако из практических соображений целесообразно ограничить ее значением приблизительно 6 м/с.
Другим важным аспектом настоящего изобретения является выбор ширины выпускного отверстия (134) потока аэрозоля (фиг. 7). Ширина Ь\ выпускного отверстия (134) потока аэрозоля задает толщину потока (108) аэрозоля и характер его течения, которые в значительной степени определяют оптические характеристики аэрозольного проекционного экрана (40). Характер течения потока (108) аэрозоля в щелевом участке
(133) канала (107) выпуска аэрозоля определяется числом Рейнольдса Re2 = ^U<^h , где
V
d - гидродинамический диаметр щелевого участка (133), который для канала
, j 2a
прямоугольного сечения размерами а х Ь\ можно определить как dh = - , а при а + Ь{ условии а » Ь\ - как dh ^ 2b\. Для достижения наилучшего качества аэрозольного экрана, отсутствия размывающих изображение вихрей и пульсаций скорости потока аэрозоля необходимо, чтобы поток (108) аэрозоля в щелевом участке (133) был ламинарным, что имеет место при Re < 2300 ; отсюда получаем ограничение на ширину канала:
Figure imgf000015_0001
Чем большую толщину имеет поток (108) аэрозоля, тем более размытым представляется изображение с точки зрения наблюдателя, что становится особенно заметным вблизи краев экрана. В связи с этим величина Ь\ должна быть минимально возможной. С другой стороны, для обеспечения гомогенного, близкого к ламинарному течения потока аэрозоля, необходимого для получения качественного изображения, поле вектора скорости потока аэрозоля на выходе из выпускного отверстия (134) должно быть как можно более однородным. Однако, при уменьшении Ь\ за счет образования вблизи стенок продольного щелевого участка (133) пристеночного пограничного слоя, толщина которого (δ) возрастает в направлении от начала щелевого участка (133), профиль скорости потока (108) аэрозоля изменяется и распределение скоростей по сечению канала становится неоднородным.
На фиг. 8 показана схема образования пограничного слоя при движении потока аэрозоля в прямоугольном канале. Однородный поток аэрозоля поступает в канал и его скорость по всему сечению одинакова. По мере продвижения потока в канале происходит затормаживание потока у поверхности канала с образованием пограничного слоя. Можно выделить следующие участки канала: участок I, называемый входным, в котором наряду с увеличивающимся пограничным слоем существует невозмущенное ядро потока; участок II, называемый участком изменения профиля скорости; и участок II, называемый участком стабилизированного потока. Очевидно, что для обеспечения как можно более однородного по скорости потока аэрозоля на выходе из выпускного отверстия (134), длина щелевого участка 1\ в направлении движения потока должна быть меньше длины участка I, для чего необходимо выполнение условия
Figure imgf000016_0001
где <$пах - толщина пристеночного пограничного слоя на выходе из выпускного отверстия
(134), которая, согласно [4], может быт , откуда
Figure imgf000016_0002
Объединяя это условие с условием, полученным выше, можно получить критерий, которому должна удовлетворять ширина щелевого участка (133) и равная ей ширина выпускного отверстия (134) канала выпуска аэрозоля (107):
<Ь1 <пш, (*)
ри ри
Например, учитывая, что при температуре 25°С плотность воздуха « 1,18 кг/м3, а вязкость воздуха 77 « 1,84-10"5 Па-с, при « = 4 м/с и /I = 20 MM, критерий (*) дает следующий диапазон оптимальных значений
Figure imgf000016_0003
1,1 < 61 < 4,5 (мм). В вариантах осуществления настоящего изобретения оптимальная ширина (bi) выпускного отверстия (134) потока аэрозоля составляет от 1 до 5 мм.
В аэродинамике известно, что воздушную струю, истекающую в окружающую среду из прямоугольного отверстия длины а и ширины Ъ (а > Ь), можно представить состоящей из трех участков, а именно: начального участка, участка плоской струи и участка компактной струи. В начальном участке существует ядро струи и скорость в центре струи равна скорости истечения. На последующих участках происходит утолщение пограничного слоя струи, состоящего из увлеченных частиц окружающей среды и заторможенных частиц самой струи, что приводит к «размыванию струи», т.е. к увеличению площади ее поперечного сечения и постепенному исчезновению ядра струи [1, 5].
Очевидно, что для проецирования изображения следует использовать именно начальный участок, т.к. именно на этом участке сохраняется практически неизменной ширина и скорость потока (108) аэрозоля, на который проецируется изображение. Следовательно, расстояние Н от выпускных отверстий до противоположной им границы изображения не должно быть больше длины начального участка струи /2, которая определяется меньшей стороной выходного отверстия и равна
где с - экспериментальный коэффициент, равный 0,082 [1]. Таким образом, полагая /2 > #, можно получить условие для ширины выпускного отверстия (134): 6 > 0,145H Общая ширина (6) воздушного потока, содержащего поток (108) аэрозоля и защитный поток (210, 211) воздуха, составляет
Ь = Ь1 + 2Ь2 + 2Ь3 ,
где Ъг - ширина выпускного отверстия (215, 216), Ът, - толщина стенок между выпускными отверстиями (215, 216) и выпускным отверстием (134). Следовательно, ширина выпускного отверстия (215, 216) защитного потока (210, 211) воздуха должна удовлетворять условию
b2 > 0,0725H -V2 - 63 .
Например, для Н = 50 см,
Figure imgf000017_0001
= 4 мм и Ьз = 1 мм расчет дает значение Ъг > 31 мм.
Для обеспечения ламинарного характера течения воздуха и однородности поля скорости воздуха на выходе из выпускных отверстий (215, 216), эти отверстия необходимо разделять перегородками (220), расстояние между которыми удовлетворяет тому же критерию (*), что и ширина Ъ\ выпускного отверстия (134) потока аэрозоля.
Еще одним важным аспектом настоящего изобретения является выбор диаметра частиц аэрозоля и величины расхода среды.
Яркость изображения, спроецированного на аэрозольный экран, зависит от светового потока Fo, падающего на экран от проектора, и доли интенсивности света, рассеянной при прохождении сквозь экран kical = (F0 - F)/F0 , где F - световой поток, прошедший сквозь экран без рассеяния. Из [6, 7] известно, что F подчиняется закону Бугера:
F = F0e-^ ,
где γ3— коэффициент рассеяния, который для аэрозоля, состоящего из диэлектрических сферических частиц диаметра d и плотности р\ с массовой концентрацией т, может быть найден согласно выражению
Figure imgf000018_0001
где Qscat - фактор эффективности рассеяния, являющийся функцией безразмерного параметра s, связывающего длину волны падающего света Л и диаметр частицы:
5 = 7ΐ Ιλ . Зависимости Qscat(ccs) для аэрозолей с различными веществами диспергированной фазы могут быть найдены в литературе. В качестве примера на фиг. 9 показана зависимость QKcat(ocs) для водяного аэрозоля.
Объемный расход V среды, служащей для образования аэрозоля, может быть определен как
у _ таЪ \ и е* = 1dYsabxuex = 2 dauex ln(l - k cal )
При неизменной величине падающего на аэрозольный экран светового потока o яркость видимого изображения увеличивается при возрастании kscat. Однако, как следует из выражения (**), увеличение kscal приводит к увеличению расхода рабочей среды V, что снижает время автономной работы проекционного устройства и может привести к нежелательным последствиям, например, к чрезмерному увеличению влажности воздуха в помещении.
Как показывают результаты экспериментов, приемлемая яркость изображения при использовании представленных на рынке компактных мультимедийных проекторов достигается при к$са1 « 0,3 для затемненных помещений и ksca, « 0,5 для офисных помещений с освещенностью порядка 500 лк. В этих условиях выражение (**) позволяет рассчитать соответствующий расход рабочей среды при заданной ширине а аэрозольного экрана, скорости и истечения и диаметре d частиц аэрозоля.
Например, для а = 60 см, иех = 4 м/с и d = 3 мкм при использовании в качестве среды воды, расчет дает расход 9,3· 10" м /с (3,3 л/час) для затемненных помещений и 1,8-10"6 м3/с (6,5 л/час) для освещенных офисных помещений.
Выражение (**) позволяет также минимизировать расход рабочей среды при заданном kscat путем выбора оптимального диаметра dopt частиц аэрозоля. Минимальному расходу Vmm рабочей среды соответствует максимальное значение отношения QKal Id . Аппроксимировав зависимость полиномом и исследовав на экстремум отношение QiCal /d , можно определить оптимальный диаметр частиц аэрозоля dopt, при котором достигается минимальный расход рабочей среды.
Например, для водяного аэрозоля, зависимость Qscal{ s) для которого показана на фиг. 9, максимальное значение отношения Qscat ld достигается при dopt 4, λΙπ ,
Для длины волны Л = 0,555 мкм, соответствующей наибольшей чувствительности человеческого глаза, dopt ^0,84 мкм. Соответствующий минимальный расход рабочей среды (воды) Vmin при а = 60 см и м = 4 м/с равен 1,6-10"7 м3/с (0,58 л/час) для затемненных помещений и 3,0-10"6 м3/с (1,1 л/час) для освещенных офисных помещений.
В связи с вышеизложенным в предпочтительном варианте осуществления изобретения скорость истечения потока (108) аэрозоля и скорость истечения защитного потока (210, 211) воздуха рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить приемлемое качество изображения при неламинарном, локально-турбулентном характере течения потока (108) аэрозоля, который будет наблюдаться вблизи какого-либо предмета, например, пальца, введенного в область аэрозольного экрана. Наилучшее качество изображения на аэрозольном экране в условиях интерактивного взаимодействия с пользователем достигается на практике при скорости истечения потока (108) аэрозоля в пределах от 2 м/с до 6 м/с. Для используемой в изобретении геометрии выпускного отверстия (134) указанный диапазон скоростей соответствует диапазону чисел Рейнольдса от 1300 до 3900. Упомянутые скорости и геометрия обеспечивают эффект смыкания потока (108) аэрозоля и восстановления качественного изображения в пределах 1-5 см над введенным предметом (пальцем, несколькими пальцами и даже ладонью), что необходимо для управления и ввода информации в одноточечном режиме (тачскрин), в многоточечном режиме (мультитач), а также для жестового управления.
Техническим результатом, достигаемым в предложенном устройстве для формирования аэрозольного проекционного экрана, является повышение устойчивости аэрозольного экрана при поперечном движении окружающего воздуха и уменьшение следа на изображении при введении в область экрана каких-либо предметов за счет обеспечения локально-турбулентного характера течения потока аэрозоля вблизи препятствия на пути потока, применения отсекающих элементов и обеспечения ширины защитного потока воздуха в поперечном направлении со стороны пользователя не менее чем вдвое меньше ширины защитного потока воздуха в поперечном направлении со стороны потока аэрозоля, противоположной стороне пользователя; возможность наклона аэрозольного экрана за счет применения отклоняющих элементов; повышение однородности оптических свойств аэрозольного экрана и предотвращение падения капель за счет применения гидрофильного покрытия или водопроницаемого материала канала выпуска аэрозоля.
Дополнительными преимуществами заявленного изобретения являются: возможность автоматического изменения скорости движения и плотности потока аэрозоля, а также скорости защитного потока воздуха в зависимости от внешних условий (внешней освещенности, скорости поперечного движения окружающего воздуха, влажности воздуха в помещении и других), возможность ароматизации воздуха с быстрой сменой ароматов в зависимости от воспроизводимого мультимедийного контента и управляющих воздействий пользователей и возможность гибкого изменения конфигурации устройства для формирования аэрозольного проекционного экрана в зависимости от потребностей пользователя.
Устройства, средства, элементы и признаки, описанные в настоящем изобретении, могут сочетаться в различных вариантах осуществления, если они не противоречат друг другу. Описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения приведены исключительно с иллюстративной целью и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения, определяемого формулой изобретения. Все разумные модификации, модернизации и эквивалентные замены в конструкции и принципе действия, выполненные в пределах сущности настоящего изобретения, входят в объем настоящего изобретения.
Непатентные источники:
[1] Шепелев И.А. Аэродинамика воздушных потоков в помещении. М: Стройиздат, 1978, 144 с. [2] Гиргидов А.Д. Техническая механика жидкости и газа. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999, 395 с.
[3] Биркгоф Г., Сарантонелло Э. Струи, следы и каверны. М.: Мир, 1964, 467 с.
[4] Бреховский Л.М., Гончаров В.В. Введение в механику сплошных сред. М.: Наука,
1982, 337 с.
[5] Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: ЭКОЛИТ, 2011, 720 с.
[6] Грин X., Лейн В. Аэрозоли - пыли, дымы и туманы. М.: Изд-во «Химия», 1972, 448 с.
[7] Райст П. Аэрозоли. Введение в теорию. М.: Мир, 1987, 280 с.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900.
2. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, скорости которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) составляют от 2 м/с до 6 м/с.
3. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900 и ширина (bi) выпускного отверстия (134) потока аэрозоля составляет от 1 до 5 мм.
4. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнено с возможностью создания защитного потока (210) воздуха, ширина которого в поперечном направлении с одной стороны потока аэрозоля не менее чем вдвое превышает ширину защитного потока (211) воздуха в поперечном направлении с другой стороны потока (108) аэрозоля.
5. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и средство (200) для подачи защитного потока воздуха содержит, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (215, 216), снабженное, по меньшей мере, одним отсекающим элементом (218).
6. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и средство (200) для подачи защитного потока воздуха содержит, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (215, 216), снабженное со стороны, внешней по отношению к потоку (108) аэрозоля, по меньшей мере, одним отклоняющим элементом (219) с углом (γ) наклона, изменяемым в диапазоне от 45° до 90°.
7. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и средство (100) для подачи аэрозоля содержит выпускной канал (107), стенки которого имеют покрытие из гидрофильного материала (135).
8. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее 10 мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля, отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и средство (100) для подачи аэрозоля содержит выпускной канал (107), стенки которого выполнены из водопроницаемого материала.
9. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана имеет модульную конструкцию.
10. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана создает поток (108) аэрозоля, имеющий плоскую форму.
11. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее ,
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана создает поток (108) аэрозоля, имеющий форму, отличную от плоской.
12. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее 10 мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит средство для активного подавления акустического шума.
13. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит средство для автоматического регулирования скорости потока (108) аэрозоля и скорости защитного потока (210, 211) воздуха.
14. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит средство для автоматического регулирования плотности потока (108) аэрозоля.
15. Устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, содержащее
средство (100) для подачи аэрозоля, предназначенное для создания потока (108) аэрозоля со средним диаметром частиц дисперсной фазы менее Ю мкм в зоне формирования экрана, и
средство (200) для подачи защитного потока воздуха, предназначенное для создания защитного потока (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля,
отличающееся тем, что средство (100) для подачи аэрозоля и средство (200) для подачи защитного потока воздуха выполнены с возможностью создания, соответственно, потока (108) аэрозоля и защитного потока (210, 211) воздуха, числа Рейнольдса которых вблизи выпускных отверстий (134, 215, 216) находятся в диапазоне от 1300 до 3900, и устройство (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана содержит средство для ароматизации воздуха.
16. Применение устройства (10), охарактеризованного в любом из пунктов 1-15, в мультимедийном интерактивном дисплее, при этом управление и ввод информации осуществляются посредством введения, по меньшей мере, одного управляющего элемента из группы, содержащей палец человека и ладонь человека, в область аэрозольного проекционного экрана (40).
17. Способ формирования аэрозольного проекционного экрана, включающий в себя следующие действия:
формируют аэрозоль (106) из среды (105),
создают поток (108) аэрозоля в зоне формирования экрана,
создают защитный поток (210, 211) воздуха с двух сторон потока (108) аэрозоля, и отличающийся тем, что реализован устройством (10) для формирования аэрозольного проекционного экрана, охарактеризованным в любом из пунктов 1-15.
PCT/RU2013/000038 2012-09-18 2013-01-21 Способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана WO2014046566A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139805/12A RU2508603C1 (ru) 2012-09-18 2012-09-18 Способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана
RU2012139805 2012-09-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014046566A1 true WO2014046566A1 (ru) 2014-03-27

Family

ID=50152278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2013/000038 WO2014046566A1 (ru) 2012-09-18 2013-01-21 Способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2508603C1 (ru)
WO (1) WO2014046566A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9229311B2 (en) 2013-09-28 2016-01-05 Active Ion Displays, Inc. Projection display device with vapor medium screen
WO2019035105A1 (es) * 2017-08-18 2019-02-21 Tecnologias Phort S.A.P.I. De C.V. Estructura para formar una pantalla de nube de partículas de líquido y uso en un dispositivo de proyección lumínica de imágenes en espacio libre

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105372922B (zh) * 2015-11-12 2017-04-05 杭州电子科技大学 一种雾屏发生装置

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3334816A (en) * 1963-12-05 1967-08-08 Kurita Industrial Co Ltd Apparatus for projecting an image on a jet of water
RU1786338C (ru) * 1991-04-18 1993-01-07 Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению Устройство дл увлажнени воздуха
RU2008936C1 (ru) * 1991-12-04 1994-03-15 Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии Пневматический распылитель жидкости
KR0139311B1 (ko) * 1993-12-15 1998-05-15 송효순 영사용 향기포그(Fog) 스크린장치
US6857746B2 (en) * 2002-07-01 2005-02-22 Io2 Technology, Llc Method and system for free-space imaging display and interface
RU2262641C2 (ru) * 2001-03-20 2005-10-20 Аермек С.П.А. Воздухораспределительный колпачок для конвектора
KR100881323B1 (ko) * 2007-05-08 2009-02-02 심현섭 투과식 액체 스크린 장치 및 그 제작방법과 스크린 수용액조성물
UA44702U (ru) * 2009-05-14 2009-10-12 Валерий Вилинович Калюжний Держатель одноразового заварочного пакетика чая
WO2010069368A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-24 Fogscreen Inc. A screen forming apparatus, a supply means for a screen forming apparatus and a method for a screen forming apparatus
RU96329U1 (ru) * 2010-04-13 2010-07-27 Николай Евгеньевич Ляпухов Дыхательный фильтр

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3334816A (en) * 1963-12-05 1967-08-08 Kurita Industrial Co Ltd Apparatus for projecting an image on a jet of water
RU1786338C (ru) * 1991-04-18 1993-01-07 Научно-производственное объединение по сельскохозяйственному машиностроению Устройство дл увлажнени воздуха
RU2008936C1 (ru) * 1991-12-04 1994-03-15 Всероссийский научно-исследовательский институт ветеринарной санитарии, гигиены и экологии Пневматический распылитель жидкости
KR0139311B1 (ko) * 1993-12-15 1998-05-15 송효순 영사용 향기포그(Fog) 스크린장치
RU2262641C2 (ru) * 2001-03-20 2005-10-20 Аермек С.П.А. Воздухораспределительный колпачок для конвектора
US6857746B2 (en) * 2002-07-01 2005-02-22 Io2 Technology, Llc Method and system for free-space imaging display and interface
KR100881323B1 (ko) * 2007-05-08 2009-02-02 심현섭 투과식 액체 스크린 장치 및 그 제작방법과 스크린 수용액조성물
WO2010069368A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-24 Fogscreen Inc. A screen forming apparatus, a supply means for a screen forming apparatus and a method for a screen forming apparatus
UA44702U (ru) * 2009-05-14 2009-10-12 Валерий Вилинович Калюжний Держатель одноразового заварочного пакетика чая
RU96329U1 (ru) * 2010-04-13 2010-07-27 Николай Евгеньевич Ляпухов Дыхательный фильтр

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9229311B2 (en) 2013-09-28 2016-01-05 Active Ion Displays, Inc. Projection display device with vapor medium screen
WO2019035105A1 (es) * 2017-08-18 2019-02-21 Tecnologias Phort S.A.P.I. De C.V. Estructura para formar una pantalla de nube de partículas de líquido y uso en un dispositivo de proyección lumínica de imágenes en espacio libre

Also Published As

Publication number Publication date
RU2508603C1 (ru) 2014-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Inthavong et al. Measurements of droplet size distribution and analysis of nasal spray atomization from different actuation pressure
NL2010405C2 (en) Aerosol generator for generating an inhalation aerosol.
US7721811B2 (en) High velocity low pressure emitter
US20200038601A1 (en) Aerosol provision system and method
JP6903134B2 (ja) 水落下の音低減機構及びアトマイザー
RU2508603C1 (ru) Способ и устройство для формирования аэрозольного проекционного экрана
EP3339760B1 (en) Humidifier and method for humidifying
RU2010126838A (ru) Устройство раздачи и способ захвата порошкообразного средства в потоке воздуха 537
US10197904B2 (en) Method and apparatus for creating a fast vanishing light scattering volume/surface
Inthavong et al. High resolution visualization and analysis of nasal spray drug delivery
TW201818355A (zh) 停車場的閘門及具有顯示功能的停車格
CN201060363Y (zh) 雾屏发生装置
WO2019035105A1 (es) Estructura para formar una pantalla de nube de partículas de líquido y uso en un dispositivo de proyección lumínica de imágenes en espacio libre
KR102542304B1 (ko) 가습장치
EA035243B1 (ru) Способ и устройство для получения тяжелого дыма
JP2008147149A (ja) 水による空気負イオン発生方法及び装置
CN105546704A (zh) 一种雾化加湿器
KR102153710B1 (ko) 포그 스크린용 가이드 바람관
CN111813136A (zh) 一种在预定高度上快速形成消光型生物气溶胶的方法
CN101700206A (zh) 喷雾发生装置
JP2017094307A (ja) 噴霧器
EP2936247B2 (en) Device for the production of a flat light diffusing medium
CN205403024U (zh) 一种雾化加湿器
Sikka et al. Atomization characteristics of a bluff body-assisted sonic twin-fluid atomizer
JP2017054086A (ja) 空間画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13838350

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13838350

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1